Nguồn gây ô nhiễm lớn nhất tới chất lượng nước mặt là nước thải công nghiệp, đặc biệt nước thải do hoạt động khai thác và chế biến than chưa được xử lý hoặc xử lý sơ bộ rồi đổ trực tiếp vào các sông suối, ra vịnh Hạ Long, vịnh Bái Tử Long. Nhìn chung, sự phát triển của công nghiệp kéo theo nhu cầu sử dụng nước cũng như lượng nước thải cần xử lý tăng theo cũng đã và đang dần làm suy giảm chất lượng nguồn nước mặt.
Đối với ngành sản xuất than có lượng nước thải khá lớn chiếm 52% tổng lượng nước thải thống kê được, nước thải có đặc điểm độ pH thấp gây ảnh hưởng đến môi trường. Theo số liệu thống kê, tổng lượng nước thải mỏ khoảng 58,9 triệu m3/năm. Tổng công suất xử lý nước thải mỏ chỉ đạt 25,9 triệu m3/năm. Như vậy, một lượng nước thải lớn không được xử lý đổ trực tiếp ra các sông suối thoát nước khu vực xung quanh các mỏ, rồi đổ ra vịnh. Hoạt động khai thác khoáng sản còn là nguyên nhân chính gây bồi lắng, thay đổi chế độ dòng chảy của các vực nước mặt.
Đối với các KCN tập trung đang hoạt động trên địa bàn tỉnh chỉ có KCN Cái Lân đã có hệ thống xử lý nước thải tập trung với công suất xử lý đạt 2.000 m3
/ngày. Các KCN còn lại do hạ tầng kỹ thuật còn thấp nên nước thải được xử lý ở những trạm cục bộ do các CSSX trong KCN tự xử lý nước thải trước khi thải vào kênh thải chung của KCN. Công nghệ xử lý nước thải của các CSSX đa phần lạc hậu và đơn
giản do đó chất lượng nước thải sau xử lý hầu hết không đạt chất lượng xả vào nguồn nước theo tiêu chuẩn quy định. Nhìn chung, hầu hết các CSSX ngoài KCN tập trung đều chưa có hệ thống xử lý nước thải.